Триллионы тонн водорода, вероятно, захоронены в породах и резервуарах под поверхностью Земли, но исследователи пока не уверены, где именно они находятся.
Под поверхностью Земли скрывается гора водорода, и ученые утверждают, что даже небольшая ее часть могла бы избавить нас от зависимости от ископаемого топлива на 200 лет.
Новые исследования показывают, что на планете содержится около 5,6 триллиона тонн водорода в породах и подземных резервуарах. Это примерно в 26 раз больше количества нефти, которая, как известно, осталась в земле (1,6 триллиона баррелей, каждый весом около 0,15 тонны) — но где находятся эти запасы водорода, остается неизвестным.
Большая часть водорода, вероятно, находится слишком глубоко или слишком далеко от берега, чтобы к нему можно было получить доступ, а некоторые из запасов, вероятно, слишком малы, чтобы извлекать их экономически выгодным способом, подозревают исследователи. Однако результаты показывают, что водорода более чем достаточно, даже с учетом этих ограничений, говорит Джеффри Эллис, геохимик-нефтяник из Геологической службы США (USGS) и ведущий автор нового исследования.
Чтобы оценить количество водорода под землей, исследователи использовали модель, учитывающую скорость, с которой газ образуется под землей, количество, которое может быть захвачено в резервуарах, и количество, теряемое в результате различных процессов, таких как утечка из горных пород в атмосферу.
Водород создается посредством химических реакций в горных породах, простейшей из которых является реакция, расщепляющая воду на водород и кислород, сказал Эллис. «На самом деле существуют десятки природных процессов, которые способны генерировать водород, но большинство из них генерируют очень небольшие количества», — сказал он.
До недавнего времени исследователи не осознавали, что водород накапливается под поверхностью Земли. «Парадигма всей моей карьеры состояла в том, что водород где-то там, он встречается, но это очень маленькая молекула, поэтому она легко ускользает через маленькие поры, трещины и камни», — объяснил Эллис.
Но когда ученые обнаружили огромный запас водорода в Западной Африке, а затем еще один в албанской хромовой шахте, эта парадигма изменилась. Теперь ясно, что водород действительно накапливается в резервуарах на Земле, и новое исследование предполагает, что некоторые из этих накоплений могут быть значительными.
«Я был удивлен, что результаты оказались больше, чем я предполагал, — сказал Эллис.
Однако важно отметить, что эти результаты сопряжены с огромной неопределенностью, сказал он, поскольку модель показала, что там может находиться от 1 миллиарда до 10 триллионов тонн водорода. (Наиболее вероятное значение, основанное на предположениях модели, составило 5,6 триллиона тонн.)
Прогнозируется, что водород будет составлять до 30% будущего энергоснабжения в некоторых секторах, а глобальный спрос, как ожидается, вырастет в пять раз к 2050 году. Газ производится искусственно путем электролиза воды, где молекулы воды расщепляются электрическим током. При использовании возобновляемой энергии продукт называется «зеленым водородом», а при использовании ископаемого топлива он известен как «голубой водород».
Преимущества использования природного водорода в том, что для его производства не требуется источник энергии, а подземные резервуары могут хранить газ до тех пор, пока он не понадобится. «Нам не нужно беспокоиться о хранении, как это бывает с синим или зеленым водородом — вы хотите производить его, когда электричество дешево, а затем вам нужно его где-то хранить», — сказал Эллис. С природным водородом «вы можете просто открыть клапан и закрыть его, когда вам это нужно».
Остается большой вопрос: где именно находится весь этот водород, что повлияет на его доступность. Эллис и его коллеги добиваются успехов в сужении геологических критериев, необходимых для формирования подземных скоплений.